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Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

  1. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour à tous,

    Je suis actuellement en classe de Terminale S, et dans le cadre de mon PPE, je souhaite faire léviter un objet d'une masse approximative de 20g. Pour cela, nous avons jugé qu'utiliser un électroaimant serait la meilleure solution, couplé à une carte Arduino pour contrôler l'intensité etc...

    Toutefois, le soucis que je rencontre concerne les formules quant à la force portante de l'électroaimant à une distance d, mais également, et SURTOUT, l'inductance de la bobine... Mon cher ami Google ne m'a pas beaucoup aidé là-dessus, et je n'ai su trouver formule qui convienne à mon cas. Je précise donc que nous souhaitons utiliser à priori une bobine, enroulée autour d'un noyau ferromagnétique, mais comment connaître son dimensionnement ? (Je parle ici du nombre de spires, mais aussi de l'intensité à envoyer, etc... Bref, une formule doit bien réunir tout cela non ?)
    Je précise que nous souhaitons bien utiliser une Bobine n'étant pas un Solénoïde (c'est-à-dire qu'on ne souhaite pas s'étaler en longueur...).
    En espérant que vous saurez me répondre,

    A.

    -----

     


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  2. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 057

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour,

    Votre projet est interessant, mais délicat à realiser.

    D'abord etudier ces données

    http://claude.lahache.free.fr/courst...magnetisme.pdf

    Il est vrai que le flux magnetique variable va induire un courant dans la spire mise audessus de votre electroaimant, ce courant sera d'autant plus fort que la vitesse de variation du champ sera grande ( fresquence elevée ) et d'apres la loi de Lenz crera un courant qui repoussera la spire de la bobine excitatrice.

    Mais cela ne signifie pas que vous obtiendrez la levitation, il faut que la forme du flux produit puisse maintenir la spire induite dans le champ... C'est là le point délicat...Il y a sans doute des astuces que je ne connais pas....
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  3. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour.
    Avec un aimant ou un électroaimant, vous ne ferez pas de la lévitation, car le morceau de ferraille est attiré par l'aimant et non repoussé.
    Cette attraction n'a lieu que dans un champ non uniforme et est instable. Il faut bien un système d'asservissement pour que l'objet reste à une distance stable.
    Pour les dimensions, vous pouvez considérer que la distance à laquelle un aimant ou électroaimant agit encore est de l'ordre du diamètre de la pièce polaire. C'est à dire que dans votre cas il faudra tabler sur un noyau de 40 à 50 mm.
    Et vous avez bien vu, il va avoir un problème avec l'inductance de l'électroaimant qui diminuera la vitesse de l'asservissement.
    Dans tous les cas, comme l'inductance est proportionnelle au nombre de spires au carré, vous avez intérêt à travailler avec peu de spires et du courant fort, ce qui rend l'électronique un peu plus lourde.
    Il n'y a pas de formule magique qui permette de calculer un électroaimant. Sauf dans des cas très particuliers (avec un tout petit entrefer, par exemple).
    Il y a un logiciel gratuit qui semble être très bien, pour faire ce type de calculs. Il s'agit de FEMM.
    Je ne l'ai pas et je ne m'en suis jamais servi. Je ne pourrai pas vous aiguiller.
    Au revoir.
     

  4. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 057

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    bonjour,

    La difficulté pour obtenir la Levitation est que la densité du flux diminue du centre vers le bord, alors qu'il faudrait, je pense le contraire pour obtenir une geometrie de flux qui assure la levitation

    Peut être en jouant sur la geometie des bobines creant le champ et dans certaines conditions, il est possible d'avoir une geometrie du flux dans une region de l'espace qui puisse assurer la levitation.

    Cela necessite sans doute un peu de calcul. En cela votre manip est interressante
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  5. f6bes

    Date d'inscription
    février 2005
    Localisation
    Nimes Age: 73000 millions de kms autour du soleil !!
    Messages
    52 118

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Citation Envoyé par Allister3011 Voir le message


    Je suis actuellement en classe de Terminale S, et dans le cadre de mon PPE, je souhaite faire léviter un objet d'une masse approximative de 20g. Pour cela, nous avons jugé qu'utiliser un électroaimant serait la meilleure solution, couplé à une carte Arduino pour contrôler l'intensité etc...

    Bjr à toi,
    C'est cela que tu veux réaliser ?
    http://d.nardi.free.fr/D_NARDI/images/sphere.jpg
    Si oui , voir là:
    http://d.nardi.free.fr/sphere.htm

    A adapter à ton adruino

    A+
    Dernière modification par f6bes ; 29/11/2012 à 10h15.
    Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!
     


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  6. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 057

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    bonjour,

    un exemple... regardez la forme du solenoiide
    http://fr.evilox.com/videos/levitation-magnetique
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  7. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour à tous, et merci pour vos réponses précises et rapides ! =)

    J'ai étudié un petit peu tous les cas, et j'avoue que le projet trouvé sur le site de F6bes me semble extrêmement adapté à ma situation... Il reste plutôt aisé à réaliser, impressionnant, et j'ai déjà deux ou trois idées de développement de la chose après (car, soyons clair, je pense que si nous mettons en place ce type de projet, il sera réalisé beaucoup plus rapidement qu'avec un capteur à effet Hall etc...). Du coup, je vous pose la question suivante : quel type d'électroaimant est nécessaire dans ce montage ? L'électronique et le câblage ne poseront aucun problème je pense, il faut bien sûr les réaliser, mais ça devrait aller. Mon problème reste sur l'électroaimant : devons-nous réaliser des tests avec des électroaimants pré-faits ? (Je précise d'ailleurs qu'au final, je ne pense pas que le solénoïde soit le type de bobine le plus adapté à notre projet, censé prendre relativement peu de place malgré tout, et non s'élever en hauteur comme le suggérerait un solénoïde) Je n'ose pas vraiment acheter à l'aveugle des bobines, car bien que, selon leurs informations, il semble qu'elles puissent développer la force nécessaire à la lévitation, mais je n'ai pas la confirmation que les indications de force s'appliquent bien au contact de l'électroaimant, au centre, à une distance d, je ne sais pas, et bon, j'ai pas envie de perdre de l'argent de cette manière...

    Bon, je résume les questions du coup : pour ce genre de projets, quelle bobine choisir ? S'il n'y a pas de "critère concret", cela signifie-t-il que les tests physiques feront loi ?
    Merci encore pour vos réponses, et d'avance pour vos réponses futures ! =)

    A.

    EDIT : Je me permets de rappeler le site sur lequel le projet de lévitation de F6bes est expliqué : http://d.nardi.free.fr/sphere.htm
     

  8. f6bes

    Date d'inscription
    février 2005
    Localisation
    Nimes Age: 73000 millions de kms autour du soleil !!
    Messages
    52 118

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bjr à toi,
    Ton électro doit etre capable d' attirer tes 20grs à une distance de ...(inconnue).
    L'attirance (force) est en général donné au CONTACT de l'électro aimant.
    Reste à connaitre la distance.
    D'autres que moi te le dirons mieux, mais il me semble que la perte d'attirance( force)
    diminue comme le carré de la distance ( je ne certifie RIEN).
    Donc te faudra PLUS de 20grs de force.

    C'est le systéme de REGULATION qui se chargera de controler "au bon niveau" l'attirance de
    ton électro.
    A+
    Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!
     

  9. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour.
    Ce n'est pas en ajoutant une sonde à effet Hall (pour quoi faire ?) que vous ferez mieux qu'avec un photo-transistor.
    Et je vous conseille de lire le texte du lien donné par F6bes. Si vous arrivez à reproduire la manip, ce sera déjà très bien. Ne présumez pas trop de votre capacité à faire mieux.
    Une fois que vous aurez réussi à la reproduire, vous pourrez commencer à envisager de faire mieux. Car vous connaitrez les difficultés à vaincre.

    Et ce n'est toujours pas de la lévitation (comme dans le lien de Calculair) mais de la sustentation.
    Au revoir.
     

  10. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour à tous !

    Encore merci à tous pour vos réponses, on sent qu'on va enfin pouvoir avancer dans ce PPE x)

    @F6bes : Je te remercie de ce conseil, effectivement, nous avons quand même prévu de pouvoir soulever un peu plus que 20 grs =) Et de ce que j'ai compris quant aux formules, la force à une distance d correspond à la force au contact divisé par le carré de la distance (F(d) = F/d²), JE NE CERTIFIE RIEN ! x)
    Donc, je pense que nous allons premièrement essayer de mettre en place le système avec le photo-transistor, toutefois, le problème que nous rencontrons actuellement est que nous travaillons avec du matériel de laboratoire, et que nous n'avons toujours aucune formule ou idée de dimensionnement pour l'électro aimant que nous comptons utiliser... Actuellement, nous travaillons avec une bobine de 1000 spires, alimentée jusqu'à 2 ampères en gros, avec un noyau de Fer(II) au centre, afin de soulever un objet sur lequel nous fixons des aimants plutôt puissants (cf le site supermagnete). Et notre professeur semble s'inquiéter de ce fait : on ne sait pas comment dimensionner l'électro-aimant... Reproduire exactement ce que nous utilisons ?
    Voilà, je ne sais pas trop comment avancer sur ce problème, donc merci d'avance pour vos conseils ! =)

    A.
     

  11. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Désolé du double post, mais je n'ai pas trouvé le logiciel FEMM, quelqu'un pourrait-il m'indiquer où le trouver ?
     

  12. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Citation Envoyé par Allister3011 Voir le message
    Désolé du double post, mais je n'ai pas trouvé le logiciel FEMM, quelqu'un pourrait-il m'indiquer où le trouver ?
    Bonjour.
    Allez dans Google, tapez FEMM et faites "return".
    Au revoir.
     

  13. stefjm

    Date d'inscription
    avril 2008
    Localisation
    Zut! C'est pas homogène! Ben t'as qu'à mélanger...
    Messages
    13 501

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour.
    Allez dans Google, tapez FEMM et faites "return".
    Au revoir.
    Bonjour LPFR,
    Votre méthode est beaucoup trop abstraite. Il faut de plus savoir lire.
    Je vous conseille d'essayer celle-ci : plus facile, avec animation!

    http://www.laissemoichercherca.com/?q=FEMM

    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
     

  14. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Bonjour Stefjm.
    Cette fois je reconnais que vous avez largement raison.
    Au revoir.
     

  15. Allister3011

    Date d'inscription
    novembre 2012
    Messages
    7

    Re : Projet de Lévitation Magnétique : Electro-aimant...

    Certes, je reconnais que sur le coup, ça fait un peu c**...

    Ceci étant réglé, quelqu'un pourrait-il répondre au message juste avant celui-ci ? =)
     


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